JP2008100179A - Roof unit, roof and hothouse - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽光のエネルギーにより、塩水を淡水化するための屋根用ユニット、このユニットを複数用いて構成した屋根及びこの屋根を用いた植物栽培用の温室に関する。 The present invention relates to a roof unit for desalinating salt water with sunlight energy, a roof configured by using a plurality of these units, and a greenhouse for plant cultivation using the roof.
海水または塩濃度の高い地下水などの塩水を太陽エネルギーを活用して淡水化し、その淡水を農業用水や植物栽培用の潅水として利用することが検討されている。このような手法により淡水を得ることができれば、塩水資源はあるが淡水資源を持たない地域における農業や、水が汚染されている地域での農業に対して有効であり、また緊急時に必要とされる飲料水を確保できる利点もある。こうした手法を実現するためにハウス栽培を行う温室と淡水化システムとを組み合わせ、塩水をこのシステムに供給して、温室に照射される太陽光により塩水を蒸発させ淡水を製造する技術が知られている。 Seawater or saltwater such as groundwater with high salt concentration is desalinated using solar energy, and the use of the freshwater as agricultural water or irrigation for plant cultivation is being studied. If fresh water can be obtained by such a method, it is effective for agriculture in areas where salt water resources exist but no fresh water resources, and in areas where water is contaminated, and is required in an emergency. There is also an advantage of securing drinking water. In order to realize such a method, a technology for producing fresh water by combining a greenhouse for greenhouse cultivation with a desalination system, supplying salt water to this system, and evaporating the salt water with sunlight irradiated to the greenhouse is known. Yes.
例えば特許文献１には、温室の床面に水盤を置き、この水盤内の塩水に太陽光を照射して、発生した水蒸気を二重構造の外壁内へと導き、この外壁内において水蒸気を凝縮させて水を得る淡水化装置が記載されている。
For example, in
しかし、このような装置は大型であり、製造された淡水を植物栽培用の温室の灌水をして利用しようとすると、温室とは別個に設置する必要があり、設置面積が大きくなる。また、淡水化装置から植物栽培用の温室へ淡水を供給するためのラインやポンプが必要であり、更にこのポンプを稼働させるための動力が必要である。更にまた、装置の構造が複雑であるため、装置の清掃や修理などのメンテナンスが困難であることに加え、装置の製造や組み立てに時間がかかり、経済的ではない。加えて、この装置はバッチ式であり、塩水が溜め置かれる水盤に所定の頻度で塩水を供給する必要がある。そのため、この水盤には水流が形成されないので、塩水の蒸発によって、塩水に含まれていた不純物が濃縮されて析出するが、この析出物は淡水化の妨げになるので、定期的に除去する必要がある。また、塩水にバクテリアや微生物が繁殖して、衛生的に好ましくないので、定期的にメンテナンスを行わなければならない。更にまた、専用のスペースが必要なことから、大規模化が困難であるという課題もある。 However, such a device is large, and when the produced fresh water is used by irrigating a greenhouse for plant cultivation, it needs to be installed separately from the greenhouse and the installation area becomes large. Moreover, the line and pump for supplying fresh water from the desalination apparatus to the greenhouse for plant cultivation are required, and also the motive power for operating this pump is required. Furthermore, since the structure of the apparatus is complicated, it is difficult to perform maintenance such as cleaning and repair of the apparatus, and it takes time to manufacture and assemble the apparatus, which is not economical. In addition, this apparatus is a batch type, and it is necessary to supply salt water at a predetermined frequency to a basin where salt water is stored. Therefore, since no water flow is formed in this basin, the impurities contained in the salt water are concentrated and precipitated by evaporation of the salt water, but this precipitate hinders desalination and must be removed periodically. There is. Moreover, since bacteria and microorganisms propagate in salt water and are not hygienic, it must be regularly maintained. Furthermore, since a dedicated space is required, there is a problem that it is difficult to increase the scale.
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、屋根を太陽光を利用した淡水化システムとして利用することができ、これにより例えば植物栽培用の温室に組み込むことができて、設置面積の増大を抑えることができ、更に熱線を屋根面で遮断することにより、温室内の冷房負荷を軽減することができると共に、メンテナンス性にも優れた屋根用ユニット及びこのユニットを用いた屋根を提供することにある。また他の目的は、この屋根を備えることにより、淡水化システムを備えながら、設置面積の増大化を抑え、簡便な構造の植物栽培用の温室を提供することにある。 The present invention has been made under such circumstances. The purpose of the present invention is to enable the roof to be used as a desalination system using sunlight, and to be incorporated into a greenhouse for plant cultivation, for example. In addition, it is possible to suppress an increase in the installation area, and further, by blocking the heat rays at the roof surface, it is possible to reduce the cooling load in the greenhouse and to use the roof unit with excellent maintainability and this unit. To provide a roof that was. Another object of the present invention is to provide a greenhouse for plant cultivation with a simple structure by suppressing the increase in installation area while providing a desalination system by providing this roof.
本発明の屋根用ユニットは、
複数接続されることにより屋根を形成する屋根用ユニットであって、
上面部が太陽光を透過する材料からなり、当該上面部が傾斜した状態で設置される筐体と、
この筐体内の底部に設けられ、塩水を貯留するための塩水貯留槽と、
前記筐体の壁部に設けられ、前記塩水貯留槽に塩水を供給するための塩水入口と、
前記塩水貯留槽を越流した塩水を前記筐体の外部に排出するための塩水出口と、
前記塩水貯留槽内の塩水から蒸発した水蒸気が凝縮し、前記上面部の内面に沿って流下した淡水を回収して、前記筐体の外部に排出するための淡水回収口と、を備えたことを特徴とする。
前記塩水貯留槽の底面部は、少なくとも厚さ方向の一部が赤外線吸収性の高い材料により構成されていることが好ましい。
また、前記塩水貯留槽の底面部は、少なくとも厚さ方向の一部が前記筐体の上面部よりも赤外線吸収性の高い材料により構成されていることがより好ましい。
前記筐体の上面部の内面は、親水性を備えていることが好ましい。
前記筐体の上面部は、開閉可能に設けられていても良い。
The roof unit of the present invention is
A roof unit that forms a roof by being connected multiple times,
A case where the upper surface portion is made of a material that transmits sunlight, and the upper surface portion is installed in an inclined state;
A salt water storage tank for storing salt water, provided at the bottom of the housing;
A salt water inlet provided on the wall of the housing for supplying salt water to the salt water storage tank;
A salt water outlet for discharging salt water overflowing the salt water storage tank to the outside of the housing;
The water vapor evaporated from the salt water in the salt water storage tank is condensed, the fresh water flowing down along the inner surface of the upper surface portion is recovered, and a fresh water recovery port for discharging the fresh water to the outside of the housing is provided. It is characterized by.
It is preferable that at least a part in the thickness direction of the bottom part of the salt water storage tank is made of a material having high infrared absorptivity.
Moreover, it is more preferable that at least a part in the thickness direction of the bottom surface portion of the salt water storage tank is made of a material having higher infrared absorption than the top surface portion of the housing.
It is preferable that the inner surface of the upper surface portion of the housing has hydrophilicity.
The upper surface portion of the housing may be provided so as to be openable and closable.
本発明の屋根は、
上述の屋根用ユニットを複数用いて順次高さ位置が低くなるように連設してなるユニット群と、
これらユニット群のうち、最上段のユニットの塩水入口に接続された塩水供給路と、
上段側のユニットの塩水出口と下段側のユニットの塩水入口とを互いに接続する接続流路と、
前記ユニット群のうち、最下段のユニットの塩水出口に接続された塩水排出路と、
各ユニットの淡水回収口に接続された淡水回収路と、を備えたことを特徴とする。
各ユニットは梁に着脱自在に取り付けられていることが好ましい。
前記梁は、屋根の上端部から下端部に伸びるように設けられていることが好ましい。
The roof of the present invention
A unit group formed by using a plurality of the above-mentioned roof units in series so that the height position is sequentially reduced;
Among these unit groups, a salt water supply path connected to the salt water inlet of the uppermost unit,
A connection flow path for connecting the salt water outlet of the upper unit and the salt water inlet of the lower unit;
Of the unit group, a salt water discharge path connected to the salt water outlet of the lowermost unit;
And a fresh water recovery path connected to the fresh water recovery port of each unit.
Each unit is preferably detachably attached to the beam.
The beam is preferably provided so as to extend from the upper end portion of the roof to the lower end portion.
本発明の温室は、
上述の屋根が設けられた、植物栽培用の空間を区画して形成するハウス本体と、
前記屋根にて生成された淡水をハウス本体内に案内するための淡水案内路と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明の温室は、最下段のユニットにおける塩水出口から排出された塩水を前記塩水供給路に循環させる循環手段を備えていることが好ましい。
The greenhouse of the present invention
A house body formed by dividing the space for plant cultivation provided with the above-mentioned roof;
A fresh water guide path for guiding fresh water generated on the roof into the house body.
Moreover, it is preferable that the greenhouse of this invention is equipped with the circulation means to circulate the salt water discharged | emitted from the salt water outlet in the lowest unit to the said salt water supply path.
更に、本発明の温室は、
内部に貯留された水を太陽光によって加温するための加温槽と、
前記塩水供給路の一部を構成し、当該塩水供給路内の塩水と加温された水との間で熱交換を行うために前記加温槽内に設けられた熱交換手段と、を備えていることが好ましい。
Furthermore, the greenhouse of the present invention
A heating tank for heating the water stored inside with sunlight,
A part of the salt water supply path, and heat exchange means provided in the heating tank for heat exchange between the salt water in the salt water supply path and the heated water, It is preferable.
本発明によれば、淡水化機能を備えたユニットを複数組み合わせて屋根を構成するようにしているため、例えば植物栽培用の温室などの建物に適用することで、設置面積の増大化が抑えられ、コンパクトな淡水化機能付きの建物を構築することができる。また淡水化機能を備えながら、屋根の設置作業が容易でメンテナンス性にも優れ、更にユニットの組み合わせ数を調整することで淡水化機能部分の規模を自由に設定できるなどの効果がある。またこの屋根を用いた植物育成用の温室によれば、上述の効果に加え、屋根で得られた淡水を自重で温室内に案内して灌水として利用できるので、淡水の供給系がコンパクトになり、また例えばその供給系の動力を不要とすることができ、消費電力の低減を図ることができる。 According to the present invention, since a roof is configured by combining a plurality of units having a desalination function, for example, by applying to a building such as a greenhouse for plant cultivation, an increase in installation area can be suppressed. A compact building with a desalination function can be constructed. In addition, while having a desalination function, the roof can be easily installed and has excellent maintainability, and the scale of the desalination function portion can be freely set by adjusting the number of units combined. Moreover, according to the greenhouse for plant growth using this roof, in addition to the above-mentioned effects, fresh water obtained from the roof can be guided to the greenhouse by its own weight and used as irrigation, so the fresh water supply system becomes compact. Further, for example, the power of the supply system can be made unnecessary, and the power consumption can be reduced.
以下に本発明の屋根用ユニット、この屋根用ユニットを用いて構成した屋根及びこの屋根を適用した植物栽培用の温室の各実施の形態について順次説明する。本発明の屋根用ユニット１は、多段に構成されて後述の屋根をなすが、まずこの屋根用ユニット１について、図１を参照して説明する。屋根用ユニット１は、前方側が低くなるように上面部１８が傾斜した箱型形状をなし、筐体１１、筐体１１の内部に左右方向に亘って設けられた隔壁１２及び集水壁１３を備えている。この上面部１８は、風や外力などによって撓んだり振動したりしないような強度を有し、水の接触角が小さくなるように（水が大きな液滴となることを抑えるために）、親水性を備えている。そしてこの例では、上面部１８は、筐体１１の蓋体を構成し、後縁側を支点として水平軸回りに回動して開閉できるように、図示しない例えば蝶番などによって後面１５に回動自在に支持されている。
Hereinafter, each embodiment of the roof unit of the present invention, a roof configured using the roof unit, and a greenhouse for plant cultivation to which the roof is applied will be sequentially described. The
隔壁１２は、軟質の材料例えばゴムからなり、筐体１１の両側面の間に亘って設けられている。この隔壁１２、両側面及び後面１５によって区画された領域は、塩水を貯留するための塩水貯留槽１９をなしている。また、後面１５には、この塩水貯留槽１９に塩水を供給するための塩水供給ポートである塩水入口２０が設けられており、塩水供給路をなす塩水供給管６０を介して例えばサンドフィルターのような濾過装置、あるいは薬品処理などにより極力不純物が除かれた、海水や地下水などの塩水を貯留したタンクからなる塩水源６１に接続されている。
The
集水壁１３は、筐体１１の前面１４に対して傾斜すると共に、筐体１１の側面に対して傾斜するように設けられており、後述するように、上面部１８の内面に沿って流下した淡水が淡水回収口２２に向かって流れるように構成されている。即ち、後述するように、上面部１８の内面を伝って前面１４側に向かって流下してきた淡水は、前面１４に達すると、前面１４に沿って下方に流れると共に、集水壁１３の下端部と前面１４とによって傾斜するように形成された流路２１内を図１（ａ）中右側から左側に向けて流れるように構成されている。そして、前面１４における流路２１の下側（図１（ａ）中左側）には、この流路２１を流れてきた淡水を筐体１１の外部に排出して回収するための淡水回収ポートである淡水回収口２２が形成されている。尚、この例では、隔壁１２は、隔壁１２の上端部が上面部１８と平行になるように、台形形状となっているが、例えば平行四辺形の形状であっても構わない。
The
この筐体１１には、赤外線吸収体であるフィルム２３が床面１７の下面あるいは上面に全面に亘って貼設されており、筐体１１の上方から照射される太陽光に含まれる近赤外線や遠赤外線（以下、「赤外線」という。）を吸収して、それ以外の光（可視光や紫外線）を筐体１１の下方に透過できるように構成されている。後述するように、フィルム２３が吸収した赤外線によって、筐体１１内の塩水が加熱されて、水蒸気となる。
In this case 11, a
隔壁１２と集水壁１３との間において、筐体１１の床面１７とフィルム２３とには塩水排出ポートである塩水出口２４が設けられており、塩水貯留槽１９からあふれ出た塩水は、この塩水出口２４から、この塩水出口２４に接続された排水管２４ａを介して筐体１１の外部に排出される。
Between the
次に、上述の屋根用ユニット１を連設して構成した屋根について、図２、図３を参照して説明する。図２（ａ）は、上述の屋根用ユニット１を傾斜方向に例えば５台、水平方向に例えば３台連設した屋根２を表している。同図（ｂ）は、この屋根２の一部を拡大して示している。尚、図３では、簡略化のため屋根用ユニット１を階段状に２段示した。
Next, a roof constructed by connecting the above-described
屋根２は、頂部及び下縁に各々水平方向に設けられた水平梁７１ａ、７１ｂ、この水平梁７１ａ、７１ｂ間を接続するように傾斜して並行状に設けられた複数の傾斜梁７１ｃ及びこの水平梁７１ａ、７１ｂを支持するために、この水平梁７１ａ、７１ｂの下方に垂直に設けられた複数の柱７１ｄを備えている。傾斜梁７１ｃは、屋根用ユニット１を保持するためのものであり、屋根用ユニット１を吊り下げることができるように、取り付け部材２５ａ、２５ｂが固定されている。尚、屋根用ユニット１の床面１７には、この取り付け部材２５ａ、２５ｂの底面が嵌合できるように、図示しない留め具が付されている。また、傾斜梁７１ｃの傾斜角は、既述の屋根用ユニット１の上面部１８の傾斜角とほぼ等しくなるように構成されている。この傾斜梁７１ｃの下面側には、各屋根用ユニット１の淡水回収口２２に一端側が接続された淡水回収路をなす淡水回収ホース７２が傾斜梁７１ｃに沿うように複数本配置されている。淡水回収ホース７２の他端側は、最下段の屋根用ユニット１の下方において合流して、例えば柱７１ｄに沿って下方に伸長している。
The
屋根２の最上部の水平梁７１ａ上には、この水平梁７１ａに沿うように、塩水供給管６０が設けられており、この塩水供給管６０からこの例では３台の最上段の屋根用ユニット１の塩水入口２０に塩水を供給するためのホース７５が接続されている。後述の図５において示すように、図３の塩水供給管６０にはバルブ７１が介設されており、各屋根用ユニット１に対して一括して塩水の給断を行うことができるようになっている。尚、塩水供給管６０及びホース７５は、塩水供給路をなすものである。
On the
また、互いに隣接する上段の塩水出口２４と下段の塩水入口２０とが接続流路７３を介して接続されており、塩水源６１の塩水が最上段の屋根用ユニット１から最下段の屋根用ユニット１に向けて順番に流れていくように構成されている。この最下段の屋根用ユニット１の塩水出口２４から排出される塩水は、柱７１ｄに沿って形成された塩水排出路７４に接続されて、例えば大部分が屋根用ユニット１に戻され、一部が廃棄されるように構成されている。
このように、複数の屋根用ユニット１が階段状に多段に積層された屋根２が構成される。
Further, the upper
In this way, a
尚、図３において、寸法Ａ〜Ｃ及びＥは、例えば屋根用ユニット１の取り外し（メンテナンス）時に作業者が手を入れるためのスペースであり、この屋根２における淡水化に不要なスペースであるため、極力狭めて（例えば５〜１０ｃｍ程度）、淡水化に必要な寸法Ｄを大きくとることが望ましい。
In FIG. 3, dimensions A to C and E are, for example, spaces for the operator to put hands in when removing (maintenance) the
次に、上述の屋根用ユニット１において塩水から淡水が得られる過程について図４を参照して説明する。図４（ａ）は、この屋根用ユニット１によって、屋外において例えば塩水が淡水化される時の様子を示している。まず、例えば塩水源６１から塩水供給管６０及び塩水入口２０を介して筐体１１内に塩水が供給されると、この塩水は隔壁１２によって堰き止められて、塩水貯留槽１９内に貯留する。
Next, a process in which fresh water is obtained from salt water in the above-described
そして、透明体である上面部１８、塩水貯留槽１９内の塩水及び床面１７を介して、筐体１１の上方から太陽光がフィルム２３に照射される。このフィルム２３において、既述のように、赤外線が吸収されて発熱する。この熱によって塩水貯留槽１９内の塩水が加熱されて、塩水に含まれる水が蒸発すると、筐体１１内が密閉されているため、筐体１１内における水蒸気圧が高くなる。
And the sunlight is irradiated to the
一方、床面１７に赤外線を吸収するフィルム２３を設けて、また上面部１８の外面は外気に触れていることから、筐体１１内の温度は、床面１７側が高く、上面部１８側が低くなっている。つまり、塩水貯留槽１９内の塩水や床面１７は、既述のように、フィルム２３からの伝熱によって温度が上昇するが、上面部１８付近の温度は、上面部１８の上面が外気に曝されているため、外気とほぼ同程度の温度となっている。そのため、床面１７側の空気は、暖められて軽くなり（体積が膨張して）、水蒸気と共に上面部１８側に向けて上昇する。一方、上面部１８側に向けて上昇した空気は、上面部１８によって冷やされると、温度の下降に伴って飽和蒸気圧が低下する。
On the other hand, since the
そして、床面１７側と上面部１８側とで所定の温度差が生じて、更に床面１７側の水蒸気圧（水の蒸発量）が所定の量以上であった場合には、過飽和となった水蒸気が上面部１８の内面側で凝縮して水（以下、「淡水」という）となる。上面部１８は、既述のように、前面１４に向かって低くなるように傾斜しているので、上面部１８の内面において得られた淡水は、上面部１８の内面に沿って流下して、前面１４に達すると、集水壁１３と前面１４とによって形成された流路２１内をその傾斜に沿って下側に流れていき、淡水回収口２２から筐体１１の外部に排出される。尚、上面部１８側において冷やされた空気は、重くなり（体積が減少して）、床面１７側に下降して、再度暖められると共に、水蒸気を含むこととなる。このように、筐体１１内では、鉛直方向における空気の循環が起こっている。
Then, when a predetermined temperature difference occurs between the
以上のように、筐体１１内において、内部の空気の加熱と冷却とが繰り返されると共に、塩水に含まれる水分が蒸発することによって、塩水から淡水が得られる。この淡水は、例えば農業用水や、飲用水などとして用いられる。
そして、淡水回収口２２から回収される淡水の量以上の塩水が塩水源６１から塩水貯留槽１９に供給されているので、塩水貯留槽１９からあふれ出た塩水は、塩水出口２４から排出される。
As described above, in the housing 11, heating and cooling of the internal air are repeated, and the water contained in the salt water evaporates, whereby fresh water is obtained from the salt water. This fresh water is used, for example, as agricultural water or drinking water.
And since salt water more than the quantity of the fresh water collect | recovered from the fresh
次いで、上述の屋根２における塩水の淡水化全体の作用について簡単に説明する。塩水は、バルブ７１を開放することによって、塩水源６１から塩水供給管６０を介して最上段の屋根用ユニット１に供給される。この屋根用ユニット１において、既述のように塩水が淡水化して、淡水が淡水回収口２２から淡水回収ホース７２に排出される。
Next, the overall operation of salt water desalination on the
また、塩水貯留槽１９からあふれ出した塩水は、塩水出口２４から接続流路７３を介して下段の屋根用ユニット１に供給されて、上段の屋根用ユニット１と同様に、塩水が淡水化される。そして、下段の屋根用ユニット１に向かうにつれて、塩水中に含まれる塩分の濃度と温度とが上昇していき、最下段の屋根用ユニット１の塩水出口２４から高温度で高濃度の塩水が排出される。尚、後述するように、この最下段の屋根用ユニット１から排出される塩水を、例えばその一部分あるいは全量を塩水供給管６０に戻すようにしても良い。
各々の屋根用ユニット１において得られた淡水は、既述の通り、淡水回収ホース７２によって、屋根２の下方に集められる。
Further, the salt water overflowing from the salt
The fresh water obtained in each of the
ところで、筐体１１の内面に例えば塩水中に溶解していた成分などが析出して付着した場合、清掃する必要があるが、図４（ｂ）に示すように、上面部１８がその上端（奥側）を基点として開閉可能となっているので、容易に筐体１１内の清掃を行うことができる。更に、塩水貯留槽１９内の清掃を行う場合、既述の通り、隔壁１２は軟質の材料例えばゴムによって構成されているため、例えば塩水貯留槽１９内の析出物を取り除いた後、作業者がこの隔壁１２を変形させることで、塩水と共に析出物などを塩水出口２４から排出することができる。また、塩水貯留槽１９内の清掃時だけでなく、屋根用ユニット１のメンテナンス時などには、重量物である塩水を上記と同様に排出して軽量化することで、屋根用ユニット１を作業者が容易に運搬することができる。
By the way, when a component dissolved in salt water, for example, is deposited on the inner surface of the housing 11 and needs to be cleaned, as shown in FIG. Since the inner side can be opened and closed, the inside of the housing 11 can be easily cleaned. Further, when the inside of the salt
上述の実施の形態によれば、塩水から淡水を得るための屋根用ユニット１を階段状に多段に接続して屋根２を構成しているため、塩水を最上段の屋根用ユニット１に汲み上げるだけで、上段の屋根用ユニット１から下段の屋根用ユニット１に塩水を供給する動力が不要になるので、淡水化のための電力を抑えることができる。
According to the above-described embodiment, the
この屋根用ユニット１は、上述したように、単純な構成であるため、設置、メンテナンスまたは操作が容易であることに加えて、その構成部品も単純であることから、規格化が容易であるので、コストを安く製造できると共に、複数台の屋根用ユニット１を組み合わせて１基の屋根２を構成することができ、更に屋根２の規模を自由に設計できる。そして、後述の植物栽培用の温室などの建物に組み合わせて設けることができるので、設置面積の増大化が抑えられる。
Since the
また、個々の屋根用ユニット１を例えばメンテナンスのために取り外す場合において、その上段の屋根用ユニット１の塩水出口２４とその下段の塩水入口２０とを接続することで、残りの屋根用ユニット１だけで塩水の淡水化を行うことができ、屋根用ユニット１の部分的な補修や、構成材料の変更などのための取り外しを容易に行うことができる。また、通常時には、この屋根２を農業用などの用途に使用して、災害などが発生したときなどには、この屋根２を構成する屋根用ユニット１の何台かを緊急時の飲用水生成用として単独で用いることができる。この屋根２を構成する材料が例えば合成樹脂などであるので、軽量であり、運搬、清掃あるいは修理などのメンテナンスが容易である。
Further, when the
傾斜梁７１ｃ上に屋根用ユニット１を乗せて屋根２を構成するようにしているため、各々の屋根用ユニット１の設置及び取り外しが容易である。この場合、例えば２人の作業者が、既述の傾斜梁７１ｃ上を移動して、屋根用ユニット１を持ち上げて、屋根用ユニット１の設置や取り外しなどを容易に行うことができる。
Since the
また、上段の屋根用ユニット１において塩水の温度が上昇しているため、下段の屋根用ユニット１において、その塩水を蒸発させるための時間が短くなり、塩水の蒸発速度が増加して、淡水を得る速度が向上する。塩水の温度は、下段の屋根用ユニット１に向かうにつれて上昇するため、下段に向かうに従い、淡水化の速度が速まる。
Moreover, since the temperature of salt water is rising in the
更に、このような屋根２を小型の屋根用ユニット１を複数組み合わせて、淡水を各々の屋根用ユニット１において回収するようにしているため、上面部１８と床面１７との距離を短くして、上下面での空気の循環を速やかに行うようにしているので、淡水が速やかに得られることに加え、屋根用ユニット１における塩水の滞留時間を任意に設定できるので、塩水の温度が十分に上がるように調整でき、速やかに淡水が得られる。また、屋根用ユニット１に塩水を滞留させることにより、塩水を最上段の塩水供給管６０に供給する回数と量とを減らすことができるので、塩水を屋根２の上まで供給するための電力を削減できる。
Further, since the
また、最下段の屋根用ユニット１の塩水出口２４から排出される塩水は、それまでの加熱によって高温になっているため、後述するように、塩水供給管６０に一部分あるいは全量を戻すようにしても良い。その場合、各々の塩水貯留槽１９に供給される塩水の温度が高くなるので、フィルム２３によって塩水を加熱する時間が短縮されて、より速やかに淡水が得られると共に、塩水貯留槽１９に塩水の流れを作ることができるので、塩水貯留槽１９内の温度の低下を抑えながら、既述の微生物の発生などを抑えることができる。また、後述するように、塩水を予め例えば太陽光の熱などによって加熱することで、更に塩水の蒸発と塩水の淡水化とを速やかに行うことができ、外気温などの影響を抑えることができる。また、バルブ７１を閉じることで、屋根２内の塩水の流れを停止させる一方、太陽光から受ける熱が持続することから、塩水の温度上昇と淡水化速度の向上に大きな効果が得られる。
Moreover, since the salt water discharged | emitted from the
この屋根２を構成する屋根用ユニット１として、上面部１８及び床面１７を太陽光が透過する材料で構成し、更にこの床面１７の下方に太陽光を吸収して発熱するフィルム２３を貼設した気密に構成された筐体１１内に塩水を供給しているので、塩水の蒸留に太陽光を利用でき、電力を使用することなく、あるいは低消費電力で簡便に塩水から淡水を得ることができる。
As the
また、上面部１８を傾斜させて、その内面において水蒸気を凝縮させ、上面部１８の内面に沿って淡水（蒸留水）が流下するようにしているため、淡水を回収するための動力が不要である。また、水蒸気が凝縮して、淡水として回収されるまでの距離（上面部１８の内面から流路２１まで）が短くなり、更に淡水が触れる部分が親水性を備えているので、上面部１８の内面を流下する淡水が大きな液滴となって落下したり、再度蒸発したりすることによる淡水の回収率の低下を抑えることができる。尚、この例では上面部１８の全面を親水性の材料で構成したが、例えば通常の樹脂材料からなる上面部１８の内面に親水性のコーティングを施すようにしても良い。
Further, since the
既述のように、筐体１１を概略箱型形状として、更に上面部１８を硬質の材料によって構成したことにより、風雨などの外力によって上面部１８が撓んだり振動したりすることを抑えることができるので、液滴が筐体１１内に落下することによる淡水の回収率の低下が抑えられる。
As described above, the casing 11 has a substantially box shape, and the
また、塩水貯留槽１９からあふれるように塩水を供給しているため、塩水貯留槽１９に塩水の流れが生まれ、微生物やバクテリアの発生を抑えることができ、更に塩水が完全に蒸発しないので、塩水が濃縮することによる塩水内の不純物の析出を抑えることができ、メンテナンス（筐体１１内部の清掃等）の頻度が抑えられる。
Moreover, since salt water is supplied so that it may overflow from the salt
屋根用ユニット１の隔壁１２は、この例では軟質のゴムを用いたが、例えば合成樹脂を用いて取り外しできるようにしても良い。また、隔壁１２は、蒸留を行っている時に塩水貯留槽１９内の塩水がなくならないように、更に塩水貯留槽１９内の塩水が多くなり重くなりすぎないように適度な高さに設定される。また、隔壁１２を設けずに、塩水貯留槽１９を後面１５、側面及び集水壁１３で区画される区域として、更に塩水が集水壁１３からあふれて淡水回収口２２に流入しないように、屋根用ユニット１の側面であって集水壁１３の高さよりも低い位置に塩水出口２４を形成するようにしても良い。この場合、筐体１１内の淡水化に寄与しない面積（隔壁１２と集水壁１３との間の面積）を少なく抑えることができる。
前記集水壁１３は、上述の例のように設けたが、これに限られず、淡水を集めて淡水回収口２２に流入する構成例えば雨樋のような部品を取り付けるようにしても良い。
The
Although the
既述のフィルム２３は、例えば赤外線吸収ポリカーボネートまたは赤外線吸収塗料を塗布した材料などであっても構わない。また、フィルム２３は、赤外線以外の可視光や紫外線を透過できる材料を用いたが、上述のように、屋根用ユニット１を単体で用いる場合あるいはこの屋根２の下方に可視光や紫外線を透過する必要がない場合には、フィルム２３が太陽光の全ての光を吸収するように、例えば黒色のシートなどとしても構わない。この場合、太陽光の熱をより多く塩水の加熱に使用できるので、淡水化速度が向上する。この時、床面１７をそのような太陽光を吸収する材料で構成することで、フィルム２３を貼設しない構成としても良い。更に、この例では筐体１１の上面部１８を透明の材料としたが、床面１７（フィルム２３）よりも太陽光（赤外線）を透過する割合が多いのであれば、つまり上面部１８の温度が床面１７の温度よりも低い状態になるのであれば、多少不透明であっても構わない。
The
上述の例では、塩水という用語を用いたが、この屋根用ユニット１は、塩水例えば海水や不純物が溶解した地下水などの塩水資源はあるが、淡水資源を持たない地域や、水が汚染された地域において、そのような水を淡水化して農業を行う場合に適用しても良い。
In the above example, the term “salt water” is used, but this
また、屋根用ユニット１に塩水を供給する代わりに、例えば屋根２の周辺に発電施設や焼却施設などがあり、それらの施設から蒸気が得られる場合、その蒸気を屋根用ユニット１に供給するようにしても良い。この場合には、フィルム２３を設置しなくても良い。
Further, instead of supplying salt water to the
次いで、上述の屋根２が適用された温室３０について、図５〜図７を参照して説明する。図中３は、その内部において植物の育成が行われる領域を区画形成する例えば概略直方体形状のハウス本体であり、その上方には、屋根２が設けられている。この温室３０における水の流れの概略を図５に示した。屋根２の上方には、既述の塩水供給管６０が設けられており、その上流側には、基端側から塩水源６１、加温槽９０及び混合槽８９が配水管９２によって接続されている。塩水源６１の前段には、塩水から不純物を除去するための濾過装置を設けても良い。加温槽９０は、図６に示すように、上方が開口した筐体９１からなり、その内部には水が溜められている。この筐体９１内には、例えば熱交換手段をなすフィン９２ａが配水管９２に接続されている。また、筐体９１の内面は、太陽光を吸収するように、例えば黒色に塗装されており、筐体９１内に溜められた水及びフィン９２ａを介して、配水管９２内を通流する塩水を加熱するように構成されている。
Next, the greenhouse 30 to which the above-described
図５において、屋根２において得られた淡水は、淡水槽８１に蓄えられて、植物の育成に適当な温度例えば２０℃〜３０℃まで冷却された後、淡水案内路８８を介して温室３０の壁面の下面に接続された植物育成用淡水供給口８４からハウス本体３内に淡水が供給されるように構成されている。植物育成用淡水供給口８４に案内された淡水は、ハウス本体３内において、植物栽培用の灌水として供給される。一方、屋根２において最下段の屋根用ユニット１の塩水出口２４から排出される高濃度の塩水は、一旦塩水槽８５に蓄えられて、必要に応じて不純物が除かれた後、その一部あるいは全量が循環手段をなすポンプ８６によって、循環路８７を介して塩水供給管６０及び／または混合槽８９に供給される。この混合槽８９は、既述の加温槽９０から供給される塩水と塩水槽８５から戻される高濃度の塩水を混合して、塩水供給管６０にポンプ８６ａによって塩水を供給するためのバッファをなしており、図示しないセンサによって内部の塩水の水位がモニターされており、その水位が所定の値以下になると、塩水源６１から塩水を供給したり、塩水槽８５から戻される塩水の量を調整したりするように構成されている。そして、塩水槽８５から混合槽８９に戻されない高濃度の塩水は、廃棄されることとなる。
In FIG. 5, fresh water obtained in the
次に、このハウス本体３の内部の構造について、図７を参照して説明する。ハウス本体３の上方は、既述のように、多数（この例では鉛直方向に５台）の屋根用ユニット１からなる屋根２が両側に対称に２基設けられている。屋根の形状はこのような両屋根式であっても良く、片屋根式でも良い。また、既述のように、外気取り入れ口８２には、例えば繊維が編み込まれた構成の多孔質体８２ａが設けられている。この外気取り入れ口８２に対向する位置に、外気取り入れ口８２から空気が通流するよう温室３０の側壁には排気用の吸引ファン９３が設置されている。
Next, the internal structure of the house body 3 will be described with reference to FIG. Above the house body 3, as described above, two
この温室３０内では、多数の植物が育成されており、植物育成用淡水供給口８４から供給される淡水をこの植物に行き渡らせるための水路や、過剰な淡水を排出するための排水部などが形成されているが、この図では省略する。
尚、上述の例における温室３０と屋根２とには、特に物理的な境界などが設けられていないが、図示の関係上別個の区域として説明した。
In the greenhouse 30, a large number of plants are grown, and there are a water channel for distributing fresh water supplied from the fresh
Note that the greenhouse 30 and the
次に、この温室３０において、塩水から淡水を得る方法について説明する。先ず、塩水が塩水源６１から配水管９２を介して加温槽９０内に供給される。既述のように、筐体９１が太陽光の熱によって暖められており、この熱によって筐体９１内の水が加熱されているので、配水管９２を通流する塩水は、この熱によって温められる。そして、配水管９２からこの暖められた塩水が混合槽８９に供給されて、この混合槽８９内の水位がある一定量以下になったときに、塩水が塩水供給管６０に供給される。そして、既述のように、屋根２において、太陽光の熱によって淡水が得られる。この淡水は、淡水槽８１に溜められて、既述のように冷却される。その後、淡水案内路８８から、植物育成用淡水供給口８４に淡水が供給される。植物育成用淡水供給口８４から温室３０に供給された淡水は、既述のように、温室３０内の植物を育成するために利用される。また、塩水源６１の塩水の一部は配水管９２ｂを介して多孔質体８２ａに供給され、多孔質体８２ａを構成する繊維を伝って下方に流れていくので、表面積が大きくなっている。
Next, a method for obtaining fresh water from salt water in the greenhouse 30 will be described. First, salt water is supplied from the
そして、吸引ファン９３によって外気が外気取り入れ口８２に設けられた多孔質体８２ａの内部を通流して温室３０内に吸い込まれて、吸引ファン９３から排気される。この時、温室３０の外気温は高温になっているが、多孔質体８２ａ内を通流するので、表面積が増加すると共に、多孔質体８２ａの繊維を伝って流れる塩水に接触する。この時、高温の外気に触れた塩水の一部が蒸発して、蒸発するときの気化熱によって外気が冷却されるため、外気は湿球温度付近の温度となり、温室３０内が冷房される。多孔質体８２ａを伝って下方に流れた塩水は、その後例えば淡水槽８１を冷却するのに利用することができる。
Then, the outside air is sucked into the greenhouse 30 through the inside of the
また、屋根２の最下段から排出された高濃度に濃縮された塩水は、塩水槽８５に溜められて、ポンプ８６によってその一部分あるいは全量が、既述のように塩水供給管６０及び／または混合槽８９に戻されて、屋根用ユニット１や塩水源６１の塩水と混合される。塩水が戻されない場合、あるいは一部分が戻される場合には、残りの塩水は、捨てられることとなる。
Further, the highly concentrated salt water discharged from the lowermost stage of the
そして、既述のように、温室３０の屋根２をなす屋根２は、上方から照射される太陽光に含まれる赤外線を透過せず、それ以外の光を透過するように構成されているので、可視光と紫外線とによって植物が育成される。また、温室３０内に赤外線が入り込む量が減少しているため、温室３０内の温度の上昇が抑えられる。以上のように、温室３０内の植物の育成に必要な環境（淡水、温度及び光）が整えられる。
And as already stated, since the
上述の実施の形態によれば、既述の屋根２において説明した効果に加えて、以下の効果が得られる。つまり、光合成に寄与しない赤外線を吸収して、その赤外線を利用して塩水の淡水化を行っているので、植物の育成を阻害することなく、低消費エネルギーで淡水を得ることができ、温室３０内の温度の上昇を抑えて植物の育成を行うことができる。
According to the above-described embodiment, in addition to the effects described in the
また、上述の屋根２は、屋根用ユニット１を複数組み合わせているので、既存のハウスの大きさや形状に合わせて設計して設置できる。そして、塩水を蒸留して淡水を得る屋根２と、この屋根２において淡水化された淡水を用いて植物の育成を行う温室３０と、を別個に設けずに、一体化して温室３０の上方に設けているため、温室３０の設置面積を抑えることができる。そして、屋根２で得られた淡水が自重で温室３０内に案内しているので、屋根２から温室３０に淡水を供給するための配管、この配管内に淡水を通流させるためのポンプ及びこのポンプを動作させるための電力など低減あるいは削減することができる。
Moreover, since the above-mentioned
更に、多孔質体８２ａに淡水を供給して、その多孔質体８２ａを通流した外気を温室３０内に導入しているため、高い気温の地域であっても、温室３０内の温度を植物の育成に適した気温に下げることができる。
Furthermore, since fresh water is supplied to the
また、既述のように、最下段の屋根用ユニット１の塩水出口２４から排出される高濃度の塩水の一部あるいは全量を配水管９２に戻すように構成しているため、塩水供給管６０を通流する塩水の温度を上昇させて、淡水化を速やかに行うことができる。高濃度の塩水は、沸点上昇によって希薄な塩水に比べて蒸発しにくい状態となっているが、配水管９２に戻して希釈することで、沸点が下降することから、この点においても、淡水化が速やかに進行することとなる。
Further, as described above, a part or all of the high-concentration salt water discharged from the
尚、温室３０内において育成する植物が太陽光を必要としない場合には、既述のように、屋根用ユニット１のフィルム２３を例えば黒色としても良いし、植物の種類によって、その植物が必要な波長の光が照射されるように、フィルム２３の材質などを最適化しても良い。また、この例では加温槽９０を用いたが、特に用いなくとも良い。
In addition, when the plant grown in the greenhouse 30 does not require sunlight, the
１ 屋根用ユニット
２ 屋根
３ ハウス本体
１９ 塩水貯留槽
２３ フィルム
３０ 温室
６１ 塩水源
DESCRIPTION OF
Claims (11)
上面部が太陽光を透過する材料からなり、当該上面部が傾斜した状態で設置される筐体と、
この筐体内の底部に設けられ、塩水を貯留するための塩水貯留槽と、
前記筐体の壁部に設けられ、前記塩水貯留槽に塩水を供給するための塩水入口と、
前記塩水貯留槽を越流した塩水を前記筐体の外部に排出するための塩水出口と、
前記塩水貯留槽内の塩水から蒸発した水蒸気が凝縮し、前記上面部の内面に沿って流下した淡水を回収して、前記筐体の外部に排出するための淡水回収口と、を備えたことを特徴とする屋根用ユニット。 A roof unit that forms a roof by being connected multiple times,
A case where the upper surface portion is made of a material that transmits sunlight, and the upper surface portion is installed in an inclined state;
A salt water storage tank for storing salt water, provided at the bottom of the housing;
A salt water inlet provided on the wall of the housing for supplying salt water to the salt water storage tank;
A salt water outlet for discharging salt water overflowing the salt water storage tank to the outside of the housing;
The water vapor evaporated from the salt water in the salt water storage tank is condensed, the fresh water flowing down along the inner surface of the upper surface portion is recovered, and a fresh water recovery port for discharging the fresh water to the outside of the housing is provided. A roof unit characterized by
これらユニット群のうち、最上段のユニットの塩水入口に接続された塩水供給路と、
上段側のユニットの塩水出口と下段側のユニットの塩水入口とを互いに接続する接続流路と、
前記ユニット群のうち、最下段のユニットの塩水出口に接続された塩水排出路と、
各ユニットの淡水回収口に接続された淡水回収路と、を備えたことを特徴とする屋根。 A unit group formed by using a plurality of the roof units according to any one of claims 1 to 5 so that the height position is sequentially reduced, and
Among these unit groups, a salt water supply path connected to the salt water inlet of the uppermost unit,
A connection flow path for connecting the salt water outlet of the upper unit and the salt water inlet of the lower unit;
Of the unit group, a salt water discharge path connected to the salt water outlet of the lowermost unit;
A roof comprising a fresh water recovery channel connected to a fresh water recovery port of each unit.
前記屋根にて生成された淡水をハウス本体内に案内するための淡水案内路と、を備えたことを特徴とする植物栽培用の温室。 A house body that is provided with the roof according to any one of claims 6 to 8, and that divides and forms a space for plant cultivation,
A greenhouse for plant cultivation, comprising: a freshwater guideway for guiding freshwater generated on the roof into the house body.
前記塩水供給路の一部を構成し、当該塩水供給路内の塩水と加温された水との間で熱交換を行うために前記加温槽内に設けられた熱交換手段と、を備えたことを特徴とする請求項９または１０に記載の温室。 A heating tank for heating the water stored inside with sunlight,
A part of the salt water supply path, and heat exchange means provided in the heating tank for heat exchange between the salt water in the salt water supply path and the heated water, The greenhouse according to claim 9 or 10, wherein:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006285376A JP2008100179A (en) | 2006-10-19 | 2006-10-19 | Roof unit, roof and hothouse |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006285376A JP2008100179A (en) | 2006-10-19 | 2006-10-19 | Roof unit, roof and hothouse |
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|---|---|
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Family Applications (1)
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2008100179A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102239789A (en) * | 2011-04-19 | 2011-11-16 | 周旸鸥 | Seaborne floating sunlight greenhouse with wind generating system power supply device |
| KR101119189B1 (en) | 2009-04-28 | 2012-03-12 | 주건식 | Movable house |
| CN105540712A (en) * | 2015-12-21 | 2016-05-04 | 天津欧盼科技开发有限公司 | Water pollution treatment system and method |
| CN110627151A (en) * | 2019-10-18 | 2019-12-31 | 湖北文理学院 | Integrated device for salt water separation and water storage |
| KR20220111581A (en) * | 2021-02-02 | 2022-08-09 | 연세대학교 원주산학협력단 | Seawater desalination apparatus using solar |
-
2006
- 2006-10-19 JP JP2006285376A patent/JP2008100179A/en not_active Withdrawn
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